火电厂脱硝超低排放运行优化探讨

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  摘要:随着生态文明写入我国宪法,我国不仅要推动经济的发展也要兼顾生态建设。国家对控制排放提出了一些新的要求。对于火电厂而言,实现超低排放即是要求中的一部分要求。大部分火电厂企业在用燃煤的机组的时候,会将烟尘、二氧化硫还有一些氮氧化物从燃煤机组中排放出来,国家提出的超低排放的要求,是针对这些排放物的。本文针对火电厂脱硝超低排放的技术,从它的内涵、实施的意义以及如何实现运行的优化策略提出自己的一些见解。
  关键词:超低排放技术;脱硝;火电厂
  1引言
  燃料中及燃烧过程中产生的氮氧化物一般有三种脱除方法:燃烧前脱硝、燃烧中脱硝和燃烧后脱硝。燃烧前脱硝的脱硝效率较低,不能达到理想的排放标准,尤其对燃烧过程产生的氮氧化物几乎没有脱除效果,并且总体费用较高,所以在实际工程中应用较少,目前最常用的脱硝技术为燃烧中脱硝和燃烧后脱硝。燃烧中脱硝的特点是:锅炉容易改造,投资费用相对较少;脱硝效率较低,难以达到新的氮氧化物排放标准,需要结合烟气脱硝技术进行氮氧化物控制。相对于燃烧中脱硝来说,燃烧后脱硝工艺的脱硝效率较高,虽然系统更为复杂,但能够满足现有的烟气污染物排放标准,因而得到了广泛的应用。现行的大气污染物排放标准对氮氧化物的排放有较为严格的要求,最经济高效的工艺为SCR脱硝工艺,有较高的脱硝效率。
  2脱硝超低排放技术实施的意义
  2.1超低排放有利于推动污染物的减排
  当前的居住的环境的空气中的污染的很重要的来源就是煤炭等能源的消费的结构还有煤炭的集中的消费。能源的政策还有适应发展水平的要求,最终的目的都为了把大气中的污染物的排放量控制住,然后慢慢的减少,最后能够一点一滴的把我们居住的环境质量给提高。而这个目的的实现主要是要依靠煤耗的强度控制。因为眼下污染物较为严重的主要是煤电行业,所以只要火电厂慢慢的实现超低排放,我国整体的控制大气污染物的工作还有控制大气污染物的设备都将会得到很好的发展。与此同时,脱硝超低排放技术还能够进一步的去减少烟雾尘埃的污染物的排放的总的数量,这也是需要急切的解决当下十分复杂的情势的能源,并且也是现在的环境、现在的经济最需要的,还是唯一的打破普通的结构途径。
  2.2脱硝超低排放技术有利于优化资源配置
  “煤改气”、“西电东输”等方式虽然可以提高环境质量和实现经济与生态和谐发展的双赢局面。但是,这样要根据我国现在的国情、煤炭分布的情况、不同省份的实际情况有所变通。从整体而言,我国的天然气总量太少,不足整体能源总量的6%,所以要从国外去购买大量的天然气。因为燃烧天然气的电厂发电的成本一般比燃烧煤碳的电厂成本要高一些,这个问题导致燃烧天然气的电厂就会出现成本过高的问题。因此,“煤改气”未必能实现资源的合理配置。
  另外,我们国家现在的生态环境呈现弱势的地区是中部和西部地区。而煤炭资源主要集中在中部和西部地区。“西电东输”就需要中部和西部大力发展煤炭业,这样使得中部和西部的水资源更加匮乏,不利于农业等其它产业的综合发展,更不利于中部和西部地区资源的合理配置。
  3火电厂脱硝超低排放运行优化的探讨
  3.1合理选择SCR催化剂
  催化剂是SCR系统中的重要组成成分,催化剂的反应活性物质以不同的方式附着在载体表面,并且和载体一起,形成一块完整的有不同截面形状的催化剂单元,既便于在使用时更换,还有利于制造、搬运,并且制作时可以灵活的码装成催化剂单元。目前,正在研究复合金属氧化物催化剂,这种催化剂的活性大大提高,尤其在低温状态下。另外,复合催化剂的功能也越来越全面,有望成为将来SCR脱硝催化剂的主要发展方向。
  3.2合理选择SCR还原剂
  在SCR脱硝系统中,还原剂的选择是SCR技术的关键,它是通过氨与氮氧化物发生氧化还原反应来脱除烟气中的氮氧化物,所以,在选择还原剂时应该根据具体的工况来选择适合的氨系统。根据还原剂氨的来源,制氨一般分为尿素法、纯氨法、氨水法三种方法。尿素制氨安全无害,危险系数较低,和其他两种制氨方法相比,较为安全。但是尿素法制氨所需设备体积庞大,系统复杂,建筑所需面积较大,导致整体成本增多,且尿素易分解不易保存。纯氨法制氨在安全上必须严格执行国家和地方标准,因为纯氨属于易燃易爆物品,在运输、保存过程中必须设置安全设施来保障安全。氨水法制氨的安全系数相对较高,但所需的氨水量较大,会增加氨水的运输成本,也要相应的增大储氨系统的空间。
  3.3優化SCR烟气脱硝工艺流程
  SCR工艺系统的中心装置为脱硝反应器,在反应器之前应当安装导流设备,使反应器与烟气充分接触,从而使反应进行的更加充分,有利于效率的提高。在注氨格栅上安装喷嘴将氨喷入烟气,两者进行充分混合之后导入脱硝反应器,在催化剂表面进行反应。
  3.4合理选择SCR反应器的布置方式
  在实际的工程应用中,SCR反应器不同的位置布置方式,对催化剂的选择、整体的运行成本、厂区安全等均有较大的影响。设计时对于不同的项目,应根据具体的预留空间、整体的工程预算等条件,来具体的选择不同的SCR反应器布置方式。为了解决烟气中二氧化硫浓度高带来的SO2/SO3转化率高、反应器易于堵塞的问题,又开发出了SCR反应器低温低尘布置方式,SCR反应器布置在整个烟气净化系统的末端,烟气经过了除尘和脱硫之后,进入SCR反应器之前降低了粉尘浓度和二氧化硫浓度,解决了催化剂的冲刷、磨损现象,也使催化剂不容易堵塞。低温低尘布置方式氨的逃逸量最少,有效防止设备的腐蚀,烟气经过除尘脱硫后,催化剂不易受到影响影响,从而使保持了催化剂的活性,从而减少了催化剂的使用量。并且氨的逃逸量最少,有效防止了设备的腐蚀。但因为经过除尘脱硫之后,出口烟气温度较低,需要对烟气进行加热,增加了安装加热器的费用,如果不进行加热,很难找到符合反应条件的催化剂。在实际工程中,目前应用最多的布置方式为高温高尘布置。在国内外的SCR工艺中都应用较多,尤其国内的SCR脱硝系统几乎都采用高温高尘布置。
  结束语
  总之,火电厂脱硝超低排放运行优化路径的选择应结合现在国家不同省份的特征、区域性环境方面的特征、经济水平发展适应的需求、污染物的控制技术现状等方面综合考量,结合不同的技术路线做出不同的技术选型、成本和效益的评估。展望未来的排放技术的发展,主要集中在以下几个方面:首先总结曾经存在的问题,并观察不同的情况下的运行情况;其次对现在的设备采取先进技术的改造;最后要不断加强评价体系的建构,动态地进行调整,以达到最佳的效果。现有组合技术能耗较高的这个问题在短时间里是没有办法去解决的,所以我们要向长远之处看,我们就有必要去研发一种耗能比较低而且比较低的新的能源消耗。
  参考文献
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